在现代有机合成领域，构建复杂分子框架的高效、选择性方法一直是科研人员追求的目标。其中，碳-氟(C-F)键的活化和官能团化反应因其在药物化学、材料科学及农药开发中的重要应用而受到广泛关注。特别是，氟化芳烃的碳-氟键因其强的键能和惰性，成为了一种具有挑战性的官能团化目标。传统的碳-氟键活化策略多依赖于贵金属催化剂和严苛的反应条件，这不仅增加了合成成本，也对环境造成了较大负担。

        近年来，低价金属催化剂因其丰富的资源、低成本和良好的催化性能受到了研究者的广泛关注。特别是，镍基催化体系因其在多种交叉偶联反应中显示出的高效性和选择性，成为了有机合成领域的研究热点。尤其是，镍烯(低价镍复合物)作为一类重要的催化剂，已被证实能够在温和条件下实现多种具有挑战性底物的官能团化反应，（图1a）包括碳-氧、碳-碳和碳-氮键的形成。然而，尽管镍烯在交叉偶联反应中的应用已有所报道，其在碳-氟键活化及后续官能团化反应中的研究相对较少，特别是在不使用贵金属、外加配体或添加剂的条件下，实现对氟化芳烃高效、选择性官能团化的策略仍然是有机合成化学中的一大挑战。

        鉴于此，伯尔尼大学的Eva Hevia团队在此背景下，着重研究了由Ni(COD)₂和Ph−C.C−Li在TMEDA（N,N,N',N'-四甲基乙二胺）存在下快速形成的三锂镍烯Li₃(TMEDA)₃Ni(C≡C−Ph)₃的化学性能。此化合物展示了在室温下通过稳定的sp−sp2交叉偶联反应生成双苯乙炔的能力。（图1b）基于镍的能力，用于功能化具有挑战性的亲电体，本研究进一步探索了该低价[Ni(0)]镍烯对芳香族氟化物和多氟芳烃的化学反应性。

图片来源：JACS

        本研究的目的是通过低价镍烯催化剂在不需要外部配体、铜共催化剂或添加剂的情况下，实现对芳香族氟化物和多氟芳烃的原子经济性炔基化。通过与1-氟萘和不同的锂炔烃进行反应，以及探索反应的适用范围，成功将芳香族氟化物转化为相应的炔烃产物。此外，研究团队还考察了该反应体系对不同活性的芳香族氟化物的催化效率，并通过NMR光谱监测和单晶X射线衍射确证了反应中间体和产物的结构。研究还包括了使用不同反应条件（如催化剂加载量和反应温度）对反应效率的影响，以及通过控制实验和光谱监测方法探索了反应的可能机制。

       本研究首次报道了使用Ni(COD)₂作为前催化剂和锂炔烃作为亲核偶联伙伴，在简单的操作条件下实现了芳香族氟化物的Ni催化炔基化。这一方法与Zhao等人最近报道的使用Pd₂(dba)₃  (dba = dibenzylideneacetone) 和LiHMDS  (HMDS = hexamethyldisilazide) 进行催化偶联反应的研究相似，但在本研究中，作者成功分离了有机金属中间体，并考虑了锂镍烯的参与。这一发现不仅为芳香族氟化物的高效、选择性炔基化提供了新的策略，而且扩展了低价镍烯催化剂在促进环境友好、原子经济性转化中的应用范围。此外，本研究还为理解和开发基于低价镍烯的新型催化体系提供了重要的机制洞见，为绿色化学和可持续合成方法的发展做出了贡献。

标题：Stoichiometric and Catalytic Lithium Nickelate-Mediated C–F Bond Alkynylation of Fluoroarenes

作者：Andryj M. Borys, Luca Vedani, and Eva Hevia*

链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c02606